1. Какой объем кислорода и воздуха потребуется для сжигания:
а) 3 л метана
б) 3 кг бутана?
2. Относительная плотность паров циклоалкана по водороду равна 28. Массовая доля углерода в циклоалкане составляет 85,71%.Найти молекулярную формулу циклоалкана.

1. Какой объем кислорода и воздуха потребуется для сжигания:

а) 3 литра метана

Метан (CH₄) сгорает по следующей реакции:

Это означает, что на 1 моль метана требуется 2 моля кислорода.

1 моль метана (CH₄) имеет объем 22,4 литра (при нормальных условиях), и на его сжигание требуется 2 моля кислорода (или 44,8 литра кислорода).

• Объем 3 литра метана соответствует $\frac{3}{22,4}$ моль, что приблизительно равно 0,134 моль.
• Для сжигания 0,134 моль метана потребуется 2 моль кислорода на 1 моль метана, то есть 0,268 моль кислорода.
• 1 моль кислорода при нормальных условиях также занимает 22,4 литра, значит, для сжигания 3 литров метана потребуется: $$0,268 \times 22,4 \approx 6,0 \text{ литра кислорода.}$$

Теперь рассчитаем необходимое количество воздуха. В воздухе содержание кислорода составляет около 21%. Следовательно, для того чтобы получить 6 литров кислорода, потребуется:

Ответ для пункта (а):

• Кислород: 6,0 литров.
• Воздух: 28,6 литра.

б) 3 кг бутана

Бутан (C₄H₁₀) сгорает по реакции:

Из уравнения видно, что на 2 моль бутана требуется 13 моль кислорода.

1 моль бутана (C₄H₁₀) имеет массу 58 г, соответственно 3 кг бутана — это:

Теперь рассчитываем, сколько кислорода потребуется для сжигания 51,72 моль бутана. Поскольку для 2 моль бутана требуется 13 моль кислорода, то для 51,72 моль бутана потребуется:

1 моль кислорода при нормальных условиях занимает 22,4 литра, значит:

Теперь рассчитаем, сколько потребуется воздуха. Если воздух содержит 21% кислорода, то для 7547,2 литра кислорода потребуется:

Ответ для пункта (б):

• Кислород: 7547 литров.
• Воздух: 35 927 литров.

2. Относительная плотность паров циклоалкана по водороду равна 28. Массовая доля углерода в циклоалкане составляет 85,71%. Найти молекулярную формулу циклоалкана.

1. Относительная плотность паров циклоалкана по водороду:

Относительная плотность паров вещества по водороду — это отношение массы 1 литра пара вещества к массе 1 литра водорода при одинаковых условиях. Относительная плотность циклоалкана равна 28, это означает, что молекулярная масса циклоалкана в 28 раз больше молекулярной массы водорода (2 г/моль). То есть молекулярная масса циклоалкана:

2. Массовая доля углерода в циклоалкане:

Массовая доля углерода в циклоалкане составляет 85,71%. Это значит, что в 100 г вещества углерода содержится 85,71 г. Из этого можно найти массу углерода в молекуле циклоалкана:

Теперь, зная молекулярную массу вещества (56 г/моль), можно вычислить количество углерода в молекуле:

Поскольку в молекуле циклоалкана атомов углерода всегда должно быть целое число, округлим до 2 атомов углерода.

3. Молекулярная формула:

Если в молекуле циклоалкана два атома углерода (C), то масса углерода будет:

Оставшаяся масса вещества (56 г - 24 г = 32 г) приходится на водород. Каждый атом водорода имеет массу 1 г, следовательно:

Таким образом, молекулярная формула циклоалкана — это C₆H₁₂.

Ответ: молекулярная формула циклоалкана — C₆H₁₂.